131暖通課件-焓濕圖（下午1）磨石建筑暖通設計系列教程

1、暖通空調課程講座焓濕圖一、空氣的組成干空氣的成分：主要成分是氮（N2）和氧（O2）。干空氣中N2的體積分數(shù)約為78%；O2的體積分數(shù)約為21%；其余的1%左右時其他氣體。濕空氣：由干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的大氣。大氣中的水蒸氣含量是不多的，它與干空氣的質量比在千分之幾到千分之二十幾的范圍內。雖然濕空氣中水蒸氣的含量少，但其變化會引起濕空氣干、濕度變化，進而對人體感覺、產品質量、工藝過程和設備維護等都有直接影響：同時，濕空氣中水蒸氣含量的變化又會使?jié)窨諝獾奈锢硇再|隨之變化。因此，從空氣調節(jié)的角度來說，空氣的潮濕程度是我們十分關心的問題。二、 濕空氣的物理性質 濕空氣的物理性質除和它的組成成

2、分有關外，還決定于它所處的狀態(tài)。濕空氣的狀態(tài)通?？梢杂脡毫、溫度t、相對濕度 、含濕量d及比焓h等參數(shù)來度量和描述。這些參數(shù)稱為濕空氣的狀態(tài)參數(shù)。一、空氣的壓力 根據(jù)道爾頓分壓力定律：混合氣體總壓力等于各組成氣體分壓力之和。濕空氣的總壓力就等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和， 即 ：p=pg+ps。 濕空氣中含水蒸氣的分壓力大小，是衡量濕空氣干燥與潮濕程度的基本指標。 標準大氣壓力是p=101325Pa。道爾頓氣體分壓定律 在任何容器內的氣體混合物中，如果各組分之間不發(fā)生化學反應，則每一種氣體都均勻地分布在整個容器內，它所產生的壓強和它單獨占有整個容器時所產生的壓強相同。也就是說，一定量的氣

3、體在一定容積的容器中的壓強僅與溫度有關。例如，零攝氏度時，1mol 氧氣在 22.4L 體積內的壓強是 101.3kPa 。如果向容器內加入 1mol 氮氣并保持容器體積不變，則氧氣的壓強還是 101.3kPa，但容器內的總壓強增大一倍?？梢姡?1mol 氮氣在這種狀態(tài)下產生的壓強也是 101.3kPa 。 道爾頓（Dalton）總結了這些實驗事實，得出下列結論：某一氣體在氣體混合物中產生的分壓等于它單獨占有整個容器時所產生的壓力；而氣體混合物的總壓強等于其中各氣體分壓之和，這就是氣體分壓定律（law of partial pressure）。 二、空氣的溫度干球溫度：是溫度計在普通空氣中所測

4、出的溫度，即我們一般天氣預報里常說的氣溫 。濕球溫度：指同等焓值空氣狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣溫度，在空氣焓濕圖上是由空氣狀態(tài)點沿等焓線下降至100%相對濕度線上，對應點的干球溫度 。露點溫度：在含濕量不變的條件下冷卻空氣，一直冷卻到空氣中的水蒸氣開始凝結成水的那一時刻的溫度。在冬天的玻璃窗上或夏季的自來水管上常?？梢钥吹接心Y水或露水存在。這一現(xiàn)象可以用露點溫度形成來解釋。干濕球濕度計：是測定氣溫、氣濕的一種儀器。由兩支規(guī)格完全相同的溫度計組成，一支稱為干球溫度計，其溫泡暴露在空氣中，用以測量環(huán)境溫度；另一支稱為濕球溫度計，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設法使紗布保持濕潤，紗布中的

5、水分不斷向周圍空氣中蒸發(fā)并帶走熱量，使?jié)袂驕囟认陆?。水分蒸發(fā)速率與周圍空氣含水量有關，空氣濕度越低，水分蒸發(fā)速率越快，導致濕球溫度越低?？梢?，空氣濕度與干濕球溫差之間存在某種函數(shù)關系。干濕球濕度計就是利用這一現(xiàn)象，通過測量干球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的。三、含濕量含濕量d是指單位質量干空氣中含有的水蒸汽量。單位是kg/kg（干空氣）或g/kg（干空氣）。含濕量d的數(shù)值計算：d=0.622ps/（p-ps）四、相對濕度相對濕度是空氣中水蒸氣分壓力和同溫度下飽和水蒸氣分壓力之比，也稱為飽和度。相對濕度反映了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度?？諝獾南鄬穸?越大，也就是越潮濕。 的最大值是1（或

6、100%），這相當于飽和空氣。如果 =0，這表明空氣中不含水蒸氣（干空氣）。五、比焓 在空氣調節(jié)工程中，濕空氣的狀態(tài)經常發(fā)生變化，常需要確定狀態(tài)變化過程內熱量的交換量。 從熱工基礎可知，在壓力不變化的情況下，焓差值等于熱交換量。 而在空氣調節(jié)過程里，濕空氣的狀態(tài)變化過程可以看成是在定壓下進行的，所以能夠用濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差值來計算空氣得到或失去的熱量。包含單位質量干空氣的濕空氣的比焓值h應是h=hg+dhs=1.01t+d（2500+1.84t）或h=（1.01+1.84d）t+2500d濕空氣焓濕圖理論上，對于一定的大氣壓，只要知道空氣的任意兩個參數(shù)，就能算出所有其他參數(shù)。在工程應用中

7、，用公式計算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，比較繁瑣，而且對空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認識。因此，為了便于工程實際應用，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關系作成線算圖來進行計算。根據(jù)所取坐標系的不同，線算圖也有好幾種，國內常用的是焓濕圖，簡稱h-d圖。這里需要強調的是，每一張h-d圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的，因此在計算工作中，應選用與要求大氣壓相符的（或接近的）焓濕圖。 對于一定的大氣壓，只要知道空氣的任意兩個參數(shù)，就能算出所有其他參數(shù)。在工程應用中，用公式計算和用查表方法來確定空氣狀態(tài)和參數(shù)，比較繁瑣，而且對空氣的狀態(tài)變化過程的分析也缺乏直觀的感性認識。因此，為了便于

8、工程實際應用，通常把一定大氣壓力下，各種參數(shù)之間的相互關系作成線算圖來進行計算。根據(jù)所取坐標系的不同，線算圖也有好幾種，國內常用的是焓濕圖，簡稱h-d圖。 濕空氣的濕度圖 ： 圖上共有五種線，圖上任一點都代表一定溫度t和濕度的濕空氣狀態(tài)。 等濕度線(等H線)：等焓線(等I線)：等溫線(等t線)：等相對溫度線（等線）水蒸汽分壓線：這里需要強調的是，每一張h-d圖都是按規(guī)定的大氣壓繪制的，因此在計算工作中，應選用與要求大氣壓相符的（或接近的）焓濕圖。濕空氣焓濕圖等 線是曲線等h線是傾斜直線等d線是垂直線等t線接近水平，看似平行，實際互不平行。最低的一根等 線，其值為 =100%。這條曲線稱為飽和線

9、。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài)。在其他 線上的空氣都是非飽和的?？諝鉅顟B(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中。濕空氣焓濕圖等 線是曲線等h線是傾斜直線等d線是垂直線等t線接近水平，看似平行，實際互不平行。最低的一根等 線，其值為 =100%。這條曲線稱為飽和線。狀態(tài)在這條線上的空氣處于飽和狀態(tài)。在其他 線上的空氣都是非飽和的。空氣狀態(tài)不可能位于飽和線以下的區(qū)域中。1 等濕度線(等H線)2 等焓線(等I線)3 等溫線(等t線)I=(1.88t+2490)H+1.01t 當空氣的干球溫度t不變時，I與H成直線關系，故在I-H圖中對應不同的t，可作出許多等t線。 各種不同溫度的等溫線，其斜率為(1.88

10、t+2492)，故溫度愈高，其斜率愈大。因此，這許多成直線的等t線并不是互相平行的。 一組與縱軸平行的直線。在同一條等H線上，濕空氣的露點td不變。 一組與橫軸平行的直線 。在同一條等I線上，濕空氣的溫度t隨濕度H的增大而下降，但其焓值不變。4 等相對溫度線（等線） 當濕空氣的濕度為一定值時，溫度愈高，其相對濕度值愈低，即其作為干燥介質時，吸收水汽的能力愈強，故濕空氣進入干燥器之前必須經過預熱器預熱提高溫度，目的除了提高濕空氣的焓值使其作為載熱體外，也是為了降低其相對濕度而作為載濕體。5 水蒸汽分壓線 該線表示空氣的濕度與空氣中的水蒸汽分壓pv之間關系曲線。當濕空氣的總壓不變時，水蒸汽的分壓p

11、v隨濕度而變化。水蒸汽分壓標于右端縱軸上，其單位為kN/m2。 AEDFBCtwtd =1HpI 干球溫度t、露點td、濕球溫度tw（或絕熱飽和溫度tas）都是由等t線確定的。 根據(jù)濕空氣任意兩個獨立的參數(shù)，就可以在H-I圖上確定該空氣的狀態(tài)點，然后查出空氣的其他性質。 非獨立的參數(shù)如：tdH，pH，tdp，twI，tasI等，它們均在同一等H線或等I線上。濕焓圖的說明與應用 通常根據(jù)下述已知條件之一來確定濕空氣的狀態(tài)點，已知條件是： 0HA =1ttwI1230HA =1ttdI1230HA =1tI12（）濕空氣的干球溫度t和濕球溫度tw； （）濕空氣的干球溫度t和露點td ； （）濕空氣

12、的干球溫度t和相對濕度。tBtABAtBtABA=1HI1 加熱和冷卻 若空氣的溫度變化范圍在露點以上，則空氣中的含水量始終保持不變，且為不飽和狀態(tài)，為等濕過程，過程線為垂直線。三、濕空氣的基本狀態(tài)變化過程2 冷卻減濕BA =1HIHAHB 利用上述方法，如果將凝結出來的水分設法除去，再將所得的飽和空氣加熱，則不會恢復原來的狀態(tài)，而空氣的濕度小于原空氣的濕度，即達到減濕的目的。 上述間壁式冷卻過程當進行至露點，空氣即達到飽和狀態(tài)，繼續(xù)冷卻時，水蒸氣就在冷卻壁面上凝結出來，而且溫度不斷降低，但空氣始終在飽和狀態(tài)。3 不同狀態(tài)空氣的混合 若混合后的空氣狀態(tài)點落入超飽和區(qū)，例如圖中3-4直線上的d點，則混合物將分成氣態(tài)的飽和空氣和液態(tài)的水兩部分，前者的狀態(tài)點為過d點的等溫線與=1線的交點e。 =1HII1InI2H1HnH21234detI 設有狀態(tài)不同的空氣1和2，對應的干空氣的量為G1和G2，對應的狀態(tài)為（H1，I1），（H2，I2）。兩空氣混合后，由物料衡算和熱量衡算，可求得4 絕熱冷卻增濕過程BA =1